답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.홍어가 상하지 않고 안전하게 삭혀지는 이유는 체내에 축적된 요소가 암모니아로 분해되면서 만드는 강력한 알칼리성 환경에 있습니다.홍어나 가오리, 상어 같은 연골어류는 바닷물의 높은 염분 농도에 맞추어 체내 수분이 밖으로 빠져나가는 것을 막기 위해 혈액과 근육 속에 대량의 요소와 산화트리메틸아민을 보유하고 있습니다. 홍어가 죽은 뒤 시간이 지나면, 홍어 자체의 효소와 미생물에 의해 체내 요소가 암모니아로 분해되기 시작하는데, ​생성된 암모니아는 홍어 살 전체에 퍼지며 수소이온농도(pH)를 pH 8.5~9.0 이상의 강한 알칼리성으로 끌어올립니다. 음식을 썩게 만드는 대부분의 식중독균이나 부패균은 중성이나 약산성 환경에서 빠르게 번식하지만 홍어 내부의 강한 알칼리성 환경에서는 부패균이 살지 못하고 대부분 사멸하거나 증식이 억제됩니다. ​즉, 부패가 일어나는 대신 알칼리성에 견디는 유용한 미생물과 효소만 작용하는 발효 과정이 진행되는 것입니다.분해 과정에서 발생하는 암모니아는 홍어의 단백질을 부드럽게 용해하여 홍어 특유의 쫄깃하면서도 부드러운 식감을 만들고, 톡 쏘는 향과 감칠맛을 내게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.달의 모양이 요일이 지나면서 날마다 변하는 원리는 달의 공전과 빛의 반사에 있습니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.달은 스스로 빛을 내는 별이 아니라 태양 빛을 반사하여 빛나는 위성으로, 둥근 달은 언제나 태양을 향하고 있는 절반만 밝고, 반대쪽 절반은 어둡습니다. 달은 지구 둘레를 약 29.5일에 한 바퀴씩 돌고 있는데, 이를 달의 공전이라고 합니다. 달이 지구 주위를 계속 이동하기 때문에, 지구에 있는 우리 눈에서 달의 밝은 면이 얼마나 보이는가 하는 관측 각도가 매일 바뀌게 됩니다.달은 하루에 지구 주위를 약 13도씩 이동하기 때문에 태양-지구-달이 이루는 상대적인 위치 관계가 매일 바뀌며 모양이 순환합니다. ​삭은 달이 태양과 지구 사이에 위치하여 밝은 면이 전혀 보이지 않고, ​초승달과 상현달은 달이 위치를 이동하면서 태양 빛을 받는 오른쪽 일부가 보이기 시작합니다. ​망은 지구가 태양과 달 사이에 위치하여, 태양 빛을 받는 절반 전체를 지상에서 똑바로 보게 되고, ​하현달과 그믐달은 보름 이후 달이 다시 태양 쪽으로 접근하면서 왼쪽 일부만 보이다가 자취를 감춥니다.결국 달 자체의 모양이 찌그러지거나 커지는 것이 아니라, 지구에서 달의 밝은 면을 어떤 각도에서 바라보느냐에 따라 모양이 변해 보이는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.대기 중 또는 화산 분운 내부에서 정전기가 축적되면, 화산재가 대기 중에 퍼지는 양상은 미세 입자의 정전기적 응집으로 인해 대기 잔류 시간이 줄어들고 낙하 속도가 빨라지는 방향으로 크게 변화하게 됩니다.화산이 분출할 때 마그마의 파쇄 과정 및 분운 내부 입자 간 격렬한 충돌로 인해 화산재 입자는 강한 전하를 띠게 됩니다. 서로 다른 극성을 띤 미세 입자들이 전자기적 힘으로 서로 끌어당겨 커다란 화산재 응집체를 형성합니다.정전기로 인해 뭉쳐진 응집체는 단일 미세 입자보다 입경과 질량이 커지므로 종단 침강 속도가 대폭 증가합니다.결과적으로 분화구 인근 및 중간 거리 지역에는 예상보다 훨씬 많은 양의 화산재가 일찍 떨어지는 반면, 초장거리까지 퍼지는 미세 화산재의 총량은 줄어드는 공간적 재배치가 일어납니다.​또한 정전기가 대기 중 한계 전위차를 넘어설 정도로 과도하게 축적되면 화산 번개 방전이 발생하는데, 화산 번개는 분운 내 전하를 순간적으로 중화시켜 응집 상태를 변화시키거나, 방전 시 발생하는 순간적인 고열로 입자 표면을 녹여 서로 붙게 만드는 등 2차적인 물성 변화를 유발합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.산소 농도가 현재보다 높아지면 일상적인 생각과 달리 인체에는 유익함보다 산소 중독과 치명적인 조직 손상 등 심각한 부작용이 먼저 나타납니다. 산소 농도 상승 폭과 노출 기간에 따라 인체에 일어나는 주요 변화에 대해 설명해 드리도록 하겠습니다.먼저, 체내로 들어온 산소는 대사 과정을 거치며 일부가 활성산소로 변합니다. 산소 농도가 높아지면 체내 산화 스트레스 방어 체계가 무너지면서 활성산소가 폭발적으로 늘어나 세포막을 파괴하고 DNA와 단백질을 손상시켜 세포 사멸과 급격한 노화를 유발합니다. 또한, 고농도 산소를 흡입하면 뇌로 가는 산소 분압이 높아져 중추신경계에 이상이 생깁니다. 초기에는 입술 주변의 경련, 어지럼증, 시야가 좁아지는 터널 시야 현상 등이 나타나며, 지속될 경우 전신 발작과 의식 불명에 빠지게 됩니다.그리고 폐는 고농도 산소와 직접 접촉하는 기관으로 산소 농도가 높아지면 폐포 모세혈관이 손상되어 염증이 생기고, 자극성 기침과 가슴 통증을 유발합니다. 심해지면 폐에 물이 차는 폐부종이나, 폐 내부의 질소가 고갈되면서 폐포가 쪼그라드는 흡수성 폐허탈이 발생해 오히려 호흡 곤란에 빠집니다. 이외에도 혈액 내 산소량이 과도해지면 인체는 이를 조절하기 위해 역설적으로 주요 장기로 가는 혈관을 수축시킵니다. 특히 뇌와 심장으로 가는 혈류량이 줄어들어 장기 기능이 떨어질 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.연잎 표면에 물방울이 둥글게 맺혀 굴러떨어지는 현상은 연잎 표면의 미세한 나노 구조와 물의 표면장력이 결합하여 나타나는 연잎 효과 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.연잎 표면을 확대해 보면 수~수십 마이크로미터 크기의 무수한 미세 돌기들이 빽빽하게 돋아 있습니다. 그 위는 물을 배척하는 성질을 가진 기름 성분의 방수 왁스 나노 입자로 덮여 있습니다. 이 미세한 돌기들 사이의 빈 공간에는 공기가 갇히게 됨에 따라 빗물이 연잎에 떨어지면 잎 표면에 젖어 들지 못하고, 돌기 끝부분과 공기층 위에 사실상 둥둥 떠 있는 상태가 됩니다. 물방울과 연잎이 실제 접촉하는 면적은 전체의 2~3% 수준에 불과합니다.분자들은 서로 끌어당겨 표면적을 가장 줄이려는 표면장력을 가집니다. 연잎 표면이 물을 잡아당기지 않고 밀어내다 보니, 물 분자끼리 끌어당기는 힘이 훨씬 강해져 퍼지지 않고 완벽한 구형을 이루게 되어 마찰력이 매우 낮기 때문에 연잎이 아주 살짝만 기울어져도 둥근 물방울이 구슬처럼 굴러내려 갑니다. 이 과정에서 잎 표면에 떨어진 먼지나 오염물질이 물방울에 달라붙어 함께 씻겨 나가며 연잎이 스스로 깨끗함을 유지합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.네, 질문자님께서 말씀하신 내용이 사실입니다. 커피믹스 봉지 끝부분으로 뜨거운 물을 젓는 행위는 미세플라스틱 유출과 인쇄용 화학 성분의 용출 위험이 존재하므로 건강에 해롭습니다. 식품의약품안전처에서도 커피믹스 봉지를 티스푼 대신 사용하지 말라고 공식 당부하고 있습니다. 커피믹스 봉지는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 알루미늄 박 등을 겹쳐 만든 복합 다층 필름 구조입니다. 봉지를 뜯는 과정에서 절단면의 플라스틱 코팅층이 찢겨 물리적 충격을 받으면 미세플라스틱 파편이 생성되며, 이를 뜨거운 물에 넣어 휘젓는 과정에서 음료 안으로 섞여 들어가게 됩니다. 또한, 포장재의 내부는 식품 접촉이 허용된 소재로 안전하게 처리되어 있지만, 겉면에는 화학 안료와 접착제 등이 사용됩니다. 봉지를 뜯을 때 절단면 주위의 코팅 필름이 미세하게 벗겨지는데, 이를 80~90°C의 뜨거운 물에 넣고 젓게 되면 겉면의 인쇄 성분과 화학 물질이 음료에 녹아 나올 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.자연계가 변화할 때 작동하는 두 가지 근본적인 원리인 엔탈피와 엔트로피가 서로 경쟁하거나 협력하기 때문입니다. ​화학 반응의 자발성을 판단할 때 이 두 요소를 반드시 함께 고려해야 하는 이유를 설명해 드릴게요.자연계에서 에너지가 안정해지는 경향을 나타내는 지표가 엔탈피이고, 무질서하고 확률이 높은 상태로 가려는 경향을 나타내는 지표가 엔트로피입니다. 화학반응의 자발성을 판단할 때 이 두 요소를 모두 고려해야 하는 이유는, 어느 한쪽의 힘만으로는 자연계의 모든 변화를 설명할 수 없으며 두 경향성이 서로 경쟁하거나 보완하며 작동하기 때문입니다. 우선 엔탈피만을 기준으로 삼았을 때의 한계를 살펴보면, 물질은 일반적으로 에너지를 방출하여 더 낮고 안정한 상태가 되려는 성질이 있습니다. 따라서 열을 방출하는 발열 반응이 저절로 일어나는 경향이 강하지만, 자연계에는 열을 흡수하는 흡열 반응임에도 저절로 일어나는 현상이 수없이 존재합니다. 이러한 한계를 메워주는 것이 바로 엔트로피입니다. 자연계의 입자들은 좁은 공간에 질서정연하게 모여 있는 상태보다, 넓은 공간으로 흩어져 자유롭게 움직이는 상태를 선호합니다. 비록 열을 흡수해야 하는 흡열 반응이라 에너지 관점에서는 불리하더라도, 반응 결과 입자들이 흩어져 무질서도가 크게 증가한다면 이 무질서해지려는 확률적 경향이 에너지상의 불리함을 압도하여 반응을 저절로 진행시킵니다.이처럼 엔탈피와 엔트로피는 각각 주위와 계에 미치는 영향력을 나타내므로, 반응의 자발성을 정확히 파악하기 위해서는 두 가지를 반드시 함께 고려해야 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.식품 포장재에 부착되는 스마트 라벨은 식품이 부패할 때 발생하는 화학 가스를 직접 감지하거나, 식품이 노출된 시간과 온도의 누적 이력을 화학적 반응으로 추적하여 색상을 변화시키는 원리로 작동합니다.식품 부패 가스 감지형은 식품 내부의 단백질이나 지방이 미생물에 의해 분해될 때 발생하는 휘발성 기체를 센서 물질이 감지하여 색이 변하는 방식입니다. 고기나 생선이 부패하기 시작하면 세균이 단백질을 분해하면서 암모니아, 트리메틸아민 같은 염기성 가스를 방출하는데, 라벨 안쪽에 도포된 pH 감응형 염료가 이 염기성 가스와 반응하여 산성도가 변하면 산호색에서 청록색, 혹은 검은색으로 직관적으로 변합니다. 시간-온도 이력 감지형은 식품의 부패 속도는 노출된 시간과 온도에 비례한다는 물리화학적 법칙을 이용한 기술로 상온 노출 등 미생물이 번식하기 좋은 고온 환경에 오래 노출될수록 반응 속도가 가속화됩니다. 마지막으로 미생물 생육 연동형은 라벨 내부에 인체에 무해한 지표 미생물이나 미생물 먹이를 아주 적은 양 집어넣은 라벨로 식품이 보관된 환경과 동일한 조건에서 라벨 속 미생물이 번식합니다. 미생물이 일정 수준 이상 증식하여 대사 물질을 만들어내면 라벨의 색상이 변하도록 설계되어 있어, 실제 포장 내부의 세균 증식 수준을 간접적으로 정밀하게 반영합니다.이러한 스마트 라벨 기술은 인쇄 일자 기준의 단순 유통기한이 가질 수 있는 한계를 보완하여, 실제 식품의 신선 상태를 소비자가 눈으로 직접 확인하고 섭취할 수 있게 도와줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.전자레인지에 알루미늄 호일이나 금속 용기를 넣었을 때 강한 불꽃이 튀는 이유는 마이크로파가 금속 내부의 자유 전자를 자극하여 뾰족하고 얇은 경계면에 전하를 과도하게 밀집시키고, 이로 인해 공기의 절연이 파괴되며 일어나는 아크 방전 현상이 일어나기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.금속 내부에는 전기가 잘 통하게 하는 자유 전자가 풍부하게 존재하는데, 전자기파가 금속에 부딪히면 자유 전자들이 마이크로파의 진동 주기에 따라 표면을 따라 매우 격렬하게 흔들리며 강한 유도 전류가 흐르게 됩니다. 그런데 구겨진 알루미늄 호일의 날카로운 꺾임, 포크의 뾰족한 날, 접시 가장자리의 금박 테두리 등은 유도 전류에 의해 발생한 전하가 한곳으로 모이기 매우 쉬운 구조로 평평한 판과 달리 뾰족한 끝부분에 수많은 전하가 모이면서 해당 부위의 전기장의 세기가 국소적으로 폭발적으로 상승하게 됩니다. 전하가 모여 형성된 전기장의 세기가 공기의 절연 파괴 기준을 넘어서게 되면 전기장에 의해 공기 분자가 전자를 잃고 이온화되면서 전기가 통하는 플라즈마 상태로 변합니다. 금속 모서리에 갇혀 있던 전하가 이온화된 공기를 타로 다른 금속 부위나 전자레인지 벽면으로 순간적으로 분출되며, 불꽃과 함께 공기가 가열, 팽창하면서 치지직 하는 방전 소리를 내게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.터널 내부에 노란색 나트륨 조명을 주로 사용하는 이유는 빛의 투과력, 눈의 피로 감소, 벌레 유인 방지, 경제성 등의 여러 가지 요인 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.노란색 빛은 파장이 길어 터널 내부에 차오르는 자동차 매연, 먼지, 습기나 안개 속에서도 빛이 쉽게 산란되지 않고 멀리까지 뚫고 나갈 수 있어, 비상 상황이나 배기가스가 자욱한 환경에서도 전방 시야를 확보하기에 유리합니다. 그리고 하얀색 조명에 비해 눈으로 들어오는 자극이 적어 앞차의 후미등이나 반대편 헤드라이트 비침으로 인한 빛번짐을 줄여주며 터널에 들어서거나 나갈 때 발생하는 급격한 명암 변화 시 운전자의 눈이 쉽게 적응하도록 돕습니다. 또한, 대부분의 곤충은 파장이 짧은 자외선이나 푸른빛 계열에 모여드는 성질이 있는데, 노란색 조명은 벌레를 끌어들이지 않아 조명 커버가 오염되거나 시야를 방해받는 일을 막아줍니다. 이외에도 나트륨 조명은 과거 형광등이나 수은등에 비해 전력 소비량 대비 밝기가 매우 높고 수명이 길어, 24시간 내내 켜두어야 하는 터널 환경에 가장 경제적입니다.